家庭农场绿色水窖的应用

田 瑞 军

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030000)

家庭农场绿色水窖的应用

田 瑞 军

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030000)

以某家庭农场项目绿色水窖的应用为例，分析了该项目绿色水窖的主要工艺、设计思路以及设计要点，并就该工艺的各个处理单元进行了详细的介绍，以提高我国绿色建筑的能源利用率。

绿色水窖，弃流装置，雨水收集，雨水处理

1 项目背景

根据国务院办公厅转发发展改革委员会住房城乡建设部的《绿色建筑行动方案的通知》，通知中提出在“十二五”期间，我国要完成10亿m2新建绿色建筑；到2015年年末，城镇新建建筑的20%要达到绿色建筑标准的要求。家庭农场绿色水窖的应用为小城镇住宅、家庭农场和家庭旅馆提供绿色水源，同时为提高绿色建筑的非传统利用率提供了一种有效的技术措施[1]。

2 水源

雨水收集利用是城市水资源可持续利用的重要措施之一。

雨水的利用分为两种方式：

其一为间接利用，就是采用多种雨水渗透措施，将雨水回灌地下，以补充地下水资源；

其二为直接利用，就是将雨水进行收集、贮存和净化后，水质达到GB 50400—2006建筑与小区雨水利用工程技术规范相关标准，然后用于冲洗路面、冲厕、绿化、洗车等[6]。该项目绿色水窖的进水水源采用农场内收集的雨水。

3 绿色水窖工艺及处理能力

本项目绿色水窖是为家庭农场提供生活用水，原水是以屋檐积水为主，地面雨水为补充水源，经过收集，储存以及多道净化工艺处理后达到国家生活饮用水标准要求。为了更加合理和充分的利用有限的水资源，本项目采用分质供水的方案：其一为净水，专供饮用或做饭等；其二为生活用水，比如洗车、洗澡、洗衣服和浇花等。

净水部分用量：每人每天基本饮用水量为3 L，则共为3 L×4=12 L，洗菜做饭估计在100 L用水量，此两部分加起来共为12 L+100 L=112 L,此为每天净水用量[4]；生活用水量：洗澡每人每天平均估算为50 L，则所需水量为50 L×4=200 L,其他用水量，估计为200 L，合计生活用水量为400 L左右[4]。

该项目位于山西南部严重缺水地区，平均年降雨量为446 mm[5]，且多集中于6月～9月。家庭农场占地面积950 m2，平均每年可以收集到的雨水总水量为：M=950×(446.00-10 mm)/1 000=414.2 m3/年；路面面积为1 200 m2,初期雨水弃流量若按10%计，可以收集到的雨水量为：1 200×446.00×(1-10%)/1 000=481.7 m3/年；则可以收集到的平均年雨水量为：414.2 m3/年+481.7 m3/年=895.9 m3/年；雨水日平均处理水量为895.9 m3/年÷365=2.45 m3/d；雨水储水池容积：按一日最大降水量99.9 mm计，初期雨水弃流量按10 mm计为2 150×(99.9-10)/1 000=193.3 m3；雨水储水池容积按200 m3计，具体尺寸为L×B×H=7.8×7.8×3.3。

4 主要处理单元

4.1 雨水的弃流与弃流装置

随着径流过程的持续,雨水流经的地面及屋面被不断冲洗，污染物(COD，SS等)含量逐渐减小到相对稳定的程度。该工程考虑到初期雨水中的污染物含量较高,所以在水窖外部设置弃流装置一座，将弃流装置作为该项目整个雨水收集处理工艺的预处理构筑物,为雨水后续的贮存以及后续处理提供水质相对稳定的水源,同时也避免收集和处理单场降雨量产生很小径流的雨水。

1)初期雨水水质。

由于初期雨水夹杂着大气污染物(主要为COD，SS，氮氧化物，硫化物等)和屋面材料产生的污染物以及地面积累的大气沉积物,致使初期雨水污染程度较高。根据相关规范及资料显示初期雨水中所含的主要污染物有SS，COD，还有极少量的氮、磷和铅[2]；并且BOD/COD值通常只有0.1～0.15可生化性差，但经实验证明初期雨水弃流后的雨水水质则较为稳定。

各参数为COD为80 mg/L～120 mg/L，SS为20 mg/L～40 mg/L，色度为10～40。所以该项目对于屋面初期雨水的弃流量，按2.5 mm降水量进行计算；对于路面雨水可按10 mm降水量进行计算。

2)切换式弃流井。

雨水弃流传统处理中主要分两部分，一部分是截污挂拦，把大的垃圾等污染物截下来，定期做一个清理即可，另一部分是最重要的部分，就雨水初期弃流过滤装置，其可以自动将刚开始脏的雨水作一个抛弃，一般分为时间控制和雨量控制两种，然后自动把后期干净的雨水收集起来。

该项目采用切换式弃流井，在雨水检查井中同时埋设连接下游雨水井和下游污水井的两根管，两根管设置自动闸阀进行切换。该装置需通过实验数据控制阀门的开启来控制初期雨水弃流量。

4.2 雨水储存模块

雨水储存模块是水窖的主体，雨水储存模块由PP镂空塑料箱体模块拼装而成，外部包覆土工布和防水层。

PP模块安装列与列之间通过连接卡连接，层与层之间通过连接杆件连接，使得单体模块之间相互连接形成一个整体，在PP模块组合水池外侧包裹防水包裹物，使得整个水池呈封闭环境，内部可容纳雨水，防水包裹物为两布一膜结构，即中间一层为HDPE膜，外部为缓冲布，这样的结构布局既使得PP模块内部的雨水与外部环境隔绝，又有效的防止中间的HDPE与模块和外部环境直接接触，防止受损。防水包裹物通过热熔机焊接而成。防水包裹物外侧通过聚苯板保护，防止填埋覆土中的大粒径砂石划破防水土工布。PP模块水池底部需铺设一定数量的反冲洗管道，这些反冲洗管路上每间隔0.2 m进行开孔，孔径大小为10 mm，交叉45°，反冲洗系统通过原水提升泵进行供水，操作时，通过切换管路中的反冲洗阀门和至设备间处理器的阀门进行管路水流向的变换。反冲洗的作用是将通过原水泵对池底进行冲洗，使沉淀在PP模块水池底部的泥沙形成搅动，防止长期静置，形成死泥区，污染水质。本雨水水窖的主要作用为下游排水不畅时，通过调蓄池蓄存部分雨水，经处理后兼用绿化喷灌用水。

4.3 前置过滤器

前置过滤器采用来自德国技术的SUS304不锈钢纳米镀银滤网，过滤精度为5 μm～50 μm，主要用于拦截水中对水管和后续设备造成危害的粗颗粒杂质、泥沙和铁锈，对后置设备和过滤单元起积极的保护作用，延迟使用寿命。

4.4 不锈钢管道式超滤

超滤膜的孔径为0.01 μm～0.1 μm，能有效去除水中大分子有机物、胶体、细菌、藻类等。此不锈钢管道式超滤具有自动冲洗功能，能够做到自身洁净，有效延长使用寿命和保证出水通水量。

4.5 颗粒椰壳活性炭过滤

利用自身的吸附和脱色能力，去除水中的有机物、细菌、胶体微粒及微生物，吸附氯、氨、溴、碘等非金属物质，吸附金属离子使水得到净化。

4.6 KDF复合滤芯

KDF在水处理中的应用领域十分广泛,可以去除水中的重金属离子，如铅、汞、铜、镍、镉、砷和其他许多可溶性重金属离子；KDF外层用熔喷聚丙烯滤芯保护，阻隔前道颗粒活性炭可能渗出的粉末进入KDF，同时也保护不会有本滤芯的微小颗粒进入到不锈钢水箱内。

4.7 亲水膜复合滤芯

复合滤芯内部有亲水膜，水流经此滤芯呈逐滴缓慢过滤状态，能够保证过滤充分。复合滤芯外层采用高碘吸附值的颗粒椰壳活性炭，改善水质口感，使之甘饴可口。生活用水箱的一部分水经亲水膜复合滤芯过滤后存放在饮用水箱内。

4.8 紫外线杀菌仪

紫外线杀菌仪是利用波长为225 nm～275 nm的紫外线对微生物的杀灭而使水中菌类得以净化。当水流经消毒仪时，高强度杀菌作用的紫外线即将水中细菌杀灭。彻底解决了二次污染细菌超标问题。

对两组患者的治疗效果、并发症发生情况以及治疗时间进行对比。其中治疗效果分为3个等级，分别为无效、有效、显效，其中无效指的是患者临床症状没有得到改善，咀嚼功能依然没有提高，X线检查表明根尖稀疏范围没有任何变化产生；有效指的是患者临床症状得到了有效改善，咀嚼功能得到了一定程度的提高，口腔内没有不适感，X线检查表明根尖稀疏范围有所减小；显效指的是患者临床症状完全消失，咀嚼功能已经完全恢复，牙间隙恢复正常，X线检查表明压根尖已经不存在病变情况，牙根管填充物和根尖之间存在1～2 mm的距离[6]。治疗有效率指的是治疗效果为有效和显效的患者数在组内总患者数中的占比。

4.9 储水箱

储水箱储存水量，以满足适时供水量，分上下两部分：上部分为生活用水，下部分为饮用水，生活用水经过中间亲水膜复合滤芯过滤成饮用水。水箱的总容量为120 L，生活用水箱的容量为70 L。

4.10 变频供水系统

变频供水系统由回用水泵和变频控制器等组成，置于设备间内。主要作用是随时提供可满足回用要求流量和压力的回用水。

4.11 电控系统

电控系统主要由电控箱、液位开关和电线、电缆等组成。

电控系统的主要作用是:

2)变频泵的启动与停止;

3)冲洗阀的打开与关闭;

4)液位开关的检测;

5)超滤膜后产水量的检测;

6)设备正常工作时的各种状态显示;

7)各节滤芯的寿命显示。

5 结语

1)采用变频供水设备，根据用户用水情况自动调节，提高供水效率。

2)以超滤膜、活性炭、KDF为主要水处理技术制造净水，改善水质口感，使之甘饴可口。

3)316 L不锈钢打造净水水箱和生活水箱，杜绝二次污染，内有紫外线杀菌仪，抑制细菌再生，保证出水卫生安全。

4)超滤膜有前置过滤器保护，并具有自动冲洗功能，延长使用寿命。

5)制水过程有全自动电脑芯片控制，彩色LCD屏显示工作状态，有滤芯寿命使用提示，保证设备长期稳定使用。

6)绿色水窖所有处理设备集成一体化，占地面积小，操作简便。为绿色建筑的发展提供有效的节水措施。

7)以自然能源雨水为进水水源，既为无市政供水条件的家庭农场提供生活用水，同时还提高了自然能源的循环利用率。为我国的绿色建筑节水节能的利用提供有效的技术措施。

[1] GB/T 50378—2006，绿色建筑评价标准[S].

[2] GB 18918—2002，城镇污水厂污染物排放标准[S].

[3] GB 50335—2002，污水再生利用工程设计规范[S].

[4] GB/T 50331—2002，城市居民生活用水量标准[S].

[5] GB/T 50788—2012，城镇给排水技术规范[S].

[6] GB 50400—2006，建筑与小区雨水利用工程技术规范[S].

Application of green water kiln on household farm

Tian Ruijun

(CoalIndustryTaiyuanDesignAcademy,Taiyuan030000,China)

Taking the green water kiln application as an example, the paper analysis its major construction technologies, design concept and design points, and specifically introduces each element treatment methods, with a view to improve domestic green building energy resources using rate.

green water kiln, split-flow device, rainfall collection, rainfall treatment

1009-6825(2015)28-0181-02

2015-07-30

田瑞军(1982- )，男，工程师

TU201.5

A